Пму ұс н 18. 2/05 Қазақстан Республикасының Білім және ғылым министрлігі

Әдістемелік нұсқаулық

Нысан ПМУ ҰС Н 7.18.2/05

Қазақстан Республикасының Білім және ғылым министрлігі

5B060400-Физика мамандығының студенттеріне арналған

Павлодар

Зертханалық жұмыстарға әдістемелік нұсқауларды бекіту парағы

Нысан ПМУ ҰС Н 7.18.2/11

БЕКІТЕМІН

"___" __________2009ж.

Жалпы және теориялық физика кафедрасы

Кафедра отырысында ұсынылған 2009 ж. __ «__» Хаттама №__

ФМжАТ факультетінің оқу-әдістемелік кеңесімен құпталған

Өзінің құрамындағы бөлшектердің қасиеттерімен негізделген заттың магниттік қасиеттері агрегаттық күйге тәуелді.

Заттағы магнит өрісі магнетик орналасқан индукциясы В₀ сыртқы магнит өрісі мен заттың өзі болып табылатын индукциясы В_ішкі ішкі магнит өрісінің қосындысына тең. Қорытқы магнит индукциясы
(1)
Заттың магнит өрісінің индукциясын өзгерту қасиеті салыстырмалы магниттік өтімділікпен μ сипатталады және мына формуламен анықталады:
(2)
μ шамасына қарай барлық магнетиктер үшке бөлінеді:

1) егер де болса, онда магнетиктер диамагнетиктер деп аталады. Бұл заттар сыртқы магнит өрісі болмағанда магнитсізденеді. Диамагнетиктерді сыртқы магнит өрісіне орналастырған кезде олар атом құрылысымен шартталынған диамагниттік эффекттің салдарынан сыртқы өріске қарама-қарсы магниттеледі.

2) егер де болса, онда мұндай магнетиктер парамагнетиктер деп аталады. Оларды сыртқы магнит өрісіне орналастырсақ, олар өріс бағытын бойлай магниттеледі. Сыртқы магнит өрісін өшіру В_ішкі ішкі магнит өрісінің толық жойылуына әкеліп соғады. Парамагнетиктерге газтәріздес оттегі, кальций, магний, алюминий жатады.

3) егер де , онда мұндай заттар ферромагнетиктер деп аталады. Бұл аномальді түрде үлкен магниттік қасиетке ие заттар. Олардың айырықша ерекшеліктері біршама төмен температурада сыртқы магнит өрісінен тәуелсіз оларда магниттелу пайда болады. Бұл магниттелуді өздігінен пайда болған (спонтандық) деп атайды, оның пайда болуы сыртқы магнит өрісінің әсеріне байланысты болмайды. Өздігінен пайда болған магниттелу тек қана кристалдық затта пайда бола алады. Сыртқы магнит өрісі болмаған кезде , – магнит өрісінің кернеулігі деп аталатын векторлық шама екенін білсек, онда ауа мен вакуум үшін , – магниттік тұрақты.

Ферромагнетик домендерден - қаныққанға дейін спонтандық магниттелу аймақтарынан құралады. Домендердің магнит моменттерінің векторлары бейберекет бағытталған, сондықтан ферромагнетиктің қорытқы магнит моменті нөлге тең.

Ферромагнетикте спонтандық магниттелу күйі Кюри нүктесі деп аталатын бірқатар температурадан төмен жағдайда болады. Кюри нүктесінен жоғары температурада ферромагнетик бөлшектерінің жылулық қозғалысы соншалықты қарқынды болып, спонтандық магниттелу аймақтары ыдырап, ферромагнетиктер парамагнетикке айналады.

Бұл жұмыста Кюри нүктесін анықтау қажет. Сыртқы магнит өрісінде ферромагнетиктің домендік құрылымы өзгереді – оның өрісті бойлай магниттелу құбылысы жүзеге асады, сондықтан да μ магниттік өтімділігі өте жоғары.

Бұл үшін схема құрылды (1-суретті қара).

Мұндағы O – бір каркаста орналасқан L₁ және L₂ катушкаларының өзегі болып табылатын зерттелінетін ферромагниттік үлгі. Айнымалы ток көзіне қосылған L₁ катушка үлгіні магниттендіреді және жылытқыш рөлін атқарады. L₂ катушкада PmA микроамперметрмен өлшенетін айнымалы ток пайда болады. Токтың шамасы өзектің μ магниттік өтімділігіне тәуелді. Демек, ферромагнетик парамагнетикке айналғанда ток күрт азаяды.

Ток D диодтың көмегімен түзелетінін атап өту жөн. Температура 1,2 термопараға қосылған PmV милливольтмертдің көрсетуі бойынша өлшенеді. Термопарада температуралардың айырымы құрылады. 1 ұшы катушканың ішінде орналасады, 2 ұшы бөлме температурасындағы құмда орналасқан.

Электронды қатты денеден вакуумға көшіруге кеткен жұмыс шығу жұмысы деп аталады. Егер де екі әр түрлі металды жанастырсақ, онда олардың арасында жанасатын металдардың тек химиялық құрамына және температураларына ғана тәуелді потенциалдар айырымы пайда болады. Контакттық потенциалдар айырымының пайда болуының бір себебі – шығу жұмыстарындағы айырмашылық. Одан басқа себептерінің барлығы термопараның тұрақты коэффициентіне кіреді, берілген жұмыс үшін L=0,0625 mv/k.

Термопаралар өте сезгіш және төмен инертті, температуралардың кең интервалында өлшемдер алуға мүмкіндік береді және домендік пештерде дистанциондық өлшеулер алуға мүмкіндік береді.

Берілген жұмыста - термопараның потенциалдарының айырымы , мұндағы – термопара температураларының айырымы.

1- сурет
2) L₂ екінші орамның тізбегін қосу.

3) AT автотрансформаторды желіге қосу (220 B). Автотрансформатордың көмегімен бірінші орамның тізбегінде кернеуді өзгертіп, екінші тізбекте 80-100 мкА болатын ток күшін орнату.

4) Бірінші орамдағы кернеуді өзгертпей, үлгінің қызуына қарай микроамперметр мен милливольтметрдің көрсеткіштерін бақылау (жоғарғы шкала бойынша). Алдыменен термоэдс әр 1 мВ өзгерген кездегі микроамперметрдің көрсеткішін жазып алу керек, ал екінші орамдағы тізбекте ток азая бастағанда, құралдардың көрсеткіштерін жазу тәртібін өзгерту керек, милливольтметрдің көрсетуін микроампермертдің шкаласы бойынша 10 мкА сайын жазу керек. Тәжірибені екінші тізбектегі токтың өзгеруіне дейін жалғастыру қажет.

5) Берілген жазбаларды кестеге енгізу. U_T – термопара дәнекерлерінің арасындағы кернеу.

Кесте

UT	PmV
I	PmA

6) Өлшеулердің берілгендері бойынша I=f (U_T) тәуелділігінің графигін салу. I=f (U_T) тәуелділік графигі 2 суреттегідей болуы керек.

7) I=f (U_T) қисығындағы токтың максималды төмендеуіне сәйкес нүктесінен перпендикуляр түсіру және оның горизонталь осімен қиылысу нүктесі арқылы Кюри температурасына сәйкес U_T=ε_cm кернеуді табу.

8) Термопараның температураларының айырмасын анықтау.

9) Т_Б бөлме температурасын Кельвин арқылы өрнектеп, бөлме термометрінің көрсетуін жазып алу.

10) Кюри нүктесін Т_С мына формуламен анықтау.
Т_С=ΔТ+Т_Б (4)
Назар аударыңыздар! Қондырғыда адам өміріне қауіпті айнымалы кернеу (220 В) пайдаланылады. Қондырғы іске қосылып тұрған кезде ток өткізетін бөліктерді ұстамаңыз. Электр схемасындағы қосылуларды кернеу бар кезде жүргізбеңіз!
Бақылау сұрақтары

1. 
   Диа – парамагнетиктер туралы айтыңыз.
   
2. 
   Неліктен ферромагнетиктердің магнит өтімділігі жоғары болады? Домендер дегеніміз не?
   
3. 
   Кюри нүктесі дегеніміз не?
   
4. 
   Қондырғы, жұмысты орындау және термопараны қолдану туралы айтып беріңіз.
   
5. 
   Берілген жұмыс қалай орындалады?
   

№ 2 Зертханалық жұмыс

Электронның меншікті зарядын анықтау